JP3560714B2

JP3560714B2 - 回路基板設計支援方法及びシステム

Info

Publication number: JP3560714B2
Application number: JP00948496A
Authority: JP
Inventors: 俊司倉田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2016-01-23
Also published as: JPH09198425A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント回路基板の設計支援方法及びシステムに係り、詳しくは、電気製品や電子機器に搭載されるプリント基板をできるだけコンパクトに設計するための支援を行う回路基板設計支援方法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気製品や電子機器の製品製造を行う際、該電気製品や電子機器に搭載されるプリント基板の設計及び製造が、例えば、図３に示すような支援システムを用いて行なわれている。図３において、設計者は、回路設計システム１（ＣＡＤ：ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ）を用いて、製品（電気製品や電子機器）の機能を実現するために必要な電気回路や電子回路の設計を行う。そして、回路設計システム１は設計された回路を表す回路図を出力する。部品管理システム２は、種々の電気部品や電子部品の形状、価格、規格などの情報をまとめた部品表のデータベースを有する。部品管理システム２では、設計された回路に必要な部品が当該データベースから検索され、回路に使用される各部品の形状（面積などを含む）、価格、規格が出力される。
【０００３】
その後、上記のように設計された回路及びその回路で使用する部品の形状に基づいて製品に搭載すべきプリント基板の面積を決定するプロセス３が行われる。このプロセス３では、設計された回路に基づいて部品を接続する配線パターン幅や長さが、過去に設計された回路とそのプリント基板を収めたライブラリを参照したり、また経験的な手法により決定される。そして、上記のように決定された部品の占有面積、配線パターンの占有面積、それらの占有率などからプリント基板の面積が演算される。その後、演算されたプリント基板の面積の小型化を図るべく、回路設計システム１での設計回路の変更、部品管理システム２にて決定された搭載部品の変更（カスタムＩＣなどの使用の検討）、あるいは、配線パターン幅の縮小化などが過去のデータ、経験などに基づいて試行錯誤的に行われる。
【０００４】
上記のように、プロセス３での小型化の検討の結果決定されたプリント基板の面積が、機構設計システム４（ＣＡＤ）に提供される。この機構設計システム４は、製品の外形形状及び内部に搭載すべき部材の形状及び配置などを設計する。その際、製品の形状に基づいて提供された面積となるプリント基板の形状及び製品内での配置が決定される。このように形状の決定されたプリント基板の情報が基板レイアウト設計システム５（ＣＡＤ）に提供される。基板レイアウト設計システム５は、回路設計システム１及び部品管理システム２からの回路図及び部品に基づいて、機構設計システム４にて決定されたプリント基板上の部品及び配線パターンのレイアウト設計を行う。
【０００５】
このようにレイアウト設計のなされたプリント基板の情報（ＣＡＤデータ）は、基板製造システム６（ＣＡＭ：ＣｏｍｐｕｔｒｅＡｉｄｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）に提供される。基板製造システム６は、提供されたプリント基板情報（ＣＡＤデータ）からプリント基板アッセンブリ（部品搭載）の製造工程、検査工程などの設計が行われる。そして、基板製造システム６にて設計された工程に従ってプリント基板アッセンブリが製造、検査される。更に、製品の製造工程にて、当該プリント基板アッセンブリが製品内に搭載される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の支援システムでは、基板の面積を小型化するために試行錯誤的に回路構成、部品の大きさ、配線パターンの幅及び長さなどを検討しなければならず、そのプリント基板の設計工数が多くなる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、できるだけ少ない設計工数にて小型化されたプリント基板を設計することのできる回路基板設計支援方法及びシステムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る方法は、請求項１に記載されるように、コンピュータを用いた回路基板設計支援システムにおける回路基板設計支援方法であって、前記回路基板設計支援システムが、製品の形状に基づいてその製品に搭載されるプリント基板の面積を決定する段階と、前記回路基板設計支援システムが、決定された面積のプリント基板上に、設計された回路を構築する部品及び各部品を接続する配線パターンを配置するためのルールの理論値を決定する段階と、前記回路基板設計支援システムが、予め定めた基準となる製造コストの有効範囲内にその決定されたルールの理論値から求められた製造コストが属するか否かを判定し、ルールの理論値から求められた製造コストが前記有効範囲に属さないと判定すると、前記有効範囲内に属さないルールの理論値を前記段階にフィードバックする段階と、前記回路基板設計支援システムが、前記決定されたルールの理論値から求められた製造コストが予め定めた基準となる製造コストの有効範囲内に属すると判定すると、その決定されたルールの理論値に従って上記面積のプリント基板上の部品及び配線パターンのレイアウト設計を行う段階とを有し、前記ルールの理論値は、回路ブロックの平均部品面積，配線パターン幅，配線パターンのクリアランス値及び部品ピン間の配線ライン数を有して成るようにした。
【０００９】
また、本発明に係るシステムは、請求項２に記載されるように、製品の形状に基づいてその製品に搭載されるプリント基板の面積及び形状を決定する機構設計システムと、機構設計システムにて決定された面積のプリント基板上に、設計された回路を構築するための部品及び各部品を接続する配線パターンを配置するためのルールの理論値を決定する基板設計ルール決定システムと、該決定されたルールの理論値に従って、形状の決定されたプリント基板上に部品及び配線パターンのレイアウト設計を行うための基板レイアウト設計システムとを有し、前記基板設計ルール決定システムは、予め定めた基準となる製造コストの有効範囲内にその決定されたルールの理論値から求められた製造コストが属するか否かを判定し、ルールの理論値から求められた製造コストが前記有効範囲に属さないと判定すると、有効範囲内に属さないルールの理論値を前記プリント基板の面積及び形状を決定するための情報および前記ルールの理論値を決定するための情報にフィードバックする一方、前記回路基板設計支援システムが、前記決定されたルールの理論値から求められた製造コストが予め定めた基準となる製造コストの有効範囲内に属すると判定すると、前記ルールの理論値を前記基板レイアウト設計システムに出力するようにし、前記ルールの理論値は、回路ブロックの平均部品面積，配線パターン幅，配線パターンのクリアランス値及び部品ピン間の配線ライン数を有して成るようにした。
【００１０】
上記のような、回路基板設計支援方法及びシステムでは、まず最初に、製品に必要な電気回路や電子回路とは独立して、その回路を搭載すべき製品の形状に基づいてプリント基板の面積がその製品にとって最適（小型化されたもの）なものに決定される。その決定された面積のプリント基板に当該回路を構築する部品を搭載できるようにするための該部品及び配線パターンの配置に関するルールが決定される。そして、そのルールに従って部品及び配線パターンのレイアウト設計が行なわれる。
【００１１】
上記部品及びプリント基板上の部品及び配線パターンの配置に関するルールは、配線パターンのサイズ、配線パターンの間隔、各部品ピン間の配線本数、部品の搭載条件（片面か、両面か）、平均部品面積などを含み得る。
特に、プリント基板上の部品及び配線パターンの配置に関するルールを提供する支援システムを実現するという観点から、本発明は、請求項３に記載されるように、予め定めたプリント基板の面積と、予め設計された回路の構成と、該回路を構築する部品とに関する情報が入力されると、該情報に基づいて、少なくとも各部品を接続する配線パターンのサイズと、各部品及び配線パターンの配置条件をルールの理論値として決定し、予め定めた基準となる製造コストの有効範囲内にその決定されたルールの理論値から求められた製造コストが属するか否かを判定し、ルールの理論値から求められた製造コストが前記有効範囲に属さないと判定すると、有効範囲内に属さないルールの理論値をフィードバックする一方、前記決定されたルールの理論値から求められた製造コストが予め定めた基準となる製造コストの有効範囲内に属すると判定すると、プリント基板上での部品及び配線パターンのレイアウトを設計するための基板レイアウト設計システムに上記決定されたルールの理論値を提供する基板設計ルール決定手段を有し、前記ルールの理論値は、回路ブロックの平均部品面積，配線パターン幅，配線パターンのクリアランス値及び部品ピン間の配線ライン数を有して成るようにした。
【００１２】
このような、支援システムでは、提供された面積のプリント基板上に、設計された回路を構築する部品及びそれらを接続する配線パターンを、理論的に最適に配置できるようなルールを決定することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
図２は、本発明の実施の一形態に係る支援システムの構成を示すブロック図である。図２において、機構設計システム１０（ＣＡＤ）は、製品の機構設計を支援するシステムであり、製品に搭載すべきプリント基板に関して、その面積及び形状を決定する。このプリント基板の面積及び形状は、製造すべき製品にとって最適なものに設計される。回路設計システム２０（ＣＡＤ）は、製品の機能を実現するための電気回路や電子回路の設計を支援するシステムであり、オペレータの操作に基づいて設計された回路図が出力される。また、この回路設計システム２０は、設計された回路を機能毎のブロックに分割して得られる回路ブロックを特定する情報と、回路内に配置される部品シンボルと実際の部品との関係を示す割付情報とを出力する。この回路ブロックを特定する情報と共に、その回路ブロックの数、各ブロック内の部品数、各ブロック内の配線ライン数（ネット数）、各ブロック外の配線ライン数（ネット数）、各ブロック内の部品配置条件（Ａ面Ｘ％，Ｂ面Ｙ％）、各ブロック内の配線パターンの基板占有率、特定の配線ライン（ネット）の配置条件が回路設計システム２０によって決定される。部品管理システム３０は、種々の電気、電子部品の形状（大きさを含む）、規格、単価をまとめた部品表のデータベースを有し、このデータベース内の情報を管理している。
【００１４】
基板設計ルール決定システム４０は、機構設計システム１０にて決定されたプリント基板の面積及び形状と、回路設計システム２０にて設計された回路に関する上記情報を入力する。そして、基板設計ルール決定システム４０は、設計された回路の部品シンボルと実際の部品との関係を示す割付情報に基づいて、当該回路を構築するための部品に関する情報（部品の面積、形状、規格、単価）を部品管理システム３０に要求し、その情報の提供を部品管理システム３０から受ける。そして、上記のように提供された、プリント基板の面積及び形状、設計された回路に関する情報及び該回路を構築するための部品に関する情報に基づいて、該プリント基板に部品及び各部品を接続する配線パターンの配置に関するルール（以下、基板設計ルールというＲ）を決定する。
【００１５】
基板設計ルール決定システム４０の詳細な構成と、機構設計システム１０、回路設計システム２０及び部品管理システム３０と当該基板設計ルール決定システム４０との関係が図１に示される。
図１において、機構設計システム１０及び回路設計システム２０は、オペレータから提供されるコンパクト化の戦略情報（搭載部品の種別、部品をプリント基板に搭載するための技術、プリント基板内で許容される基板の層数）に基づいて、プリント基板の設計及び回路の設計を行なう。そして、その設計の結果データとして上述したような情報が基板設計ルール決定システムに提供される。
【００１６】
基板設計ルール決定システム４０は、基板ブロック配置制御部４１、基板設計ルール演算処理部４２、製造可否判定処理部４３、製造技術改善情報出力部４４及び基板設計ルール情報出力部４５を有している。基板ブロック配置制御部４１は、機構設計システム１０からの基板面積、形状及び回路設計システム２０からの各回路ブロックに関する情報に基づいて実際に基板上に構成される回路ブロックの概略的配置を決定する。また、各ブロックの面積が演算されると共に、この各ブロックの配置によりブロック外の配線パターンの基板占有率が演算される。そして、回路設計システム２０から提供された上記回路ブロックに関する情報と共に、上記回路ブロックの概略的配置、各ブロックの面積及びブロック外の配線パターンの基板占有率が基板ブロック配置制御部４１から基板設計ルール演算処理部４２に提供される。
【００１７】
基板設計ルール演算処理部４２は、基板ブロック配置制御部４１から提供される情報、部品管理システム３０からの搭載部品に関する情報及びコンパクト化の戦略情報に基づいて各ブロック内の配置部品と配線条件を決定する。即ち、各ブロックの面積、部品数、部品配置条件（Ａ面Ｘ％、Ｂ面Ｙ％）、コンパクト化の戦略情報（搭載部品の種別、部品搭載の技術、許容される基板の層数）、配線パターンの基板占有率等に基づいて各ブロックの平均部品面積が決定されると共に、配線パターンの配線層数条件毎（１層の場合、２層の場合、４層の場合、６層の場合、許容される基板の最大層数等）に配線パターン幅、パターンのクリアランス値及び部品ピン間の配線ライン数が決定される。そして、基板設計ルール演算処理部４２は、これら決定された情報を設計ルールの理論値として出力する。
【００１８】
製造可否判定処理部４３は、上記のように設計ルールの理論値として決定された各条件が基板設計ルール演算処理部４２から提供されると共に、部品管理システム３０から搭載部品に関する情報が提供される。そして、現在の製造技術（コンパクト化の戦略）をもってして許容される製造コストの範囲内で、上記決定された設計ルールに従って回路部品及び配線パターンが配置されたプリント基板を製造することが可能か否が製造可否判定処理部４３にて判定される。もし、そのようなプリント基板の製造は不可能であると判定されると、その旨及び製造技術の改善項目（単位部品当たりの面積の改善、割付条件の改善、配線パターンの線幅の改善、部品ピン間配線ライン数の改善）が製造技術改善情報出力部４４に提供される。
【００１９】
製造技術改善情報出力部４４は、製造可否判定処理部４３からの製造技術の改善項目に基づいて対応するコンパクト化戦略の改善項目を出力する。そして、この改善項目がコンパクト化の戦略情報にフィードバックされる。
一方、製造可否判定処理部４３が提供される設計ルールにて基板の製造が可能であると判定すると、基板設計ルール情報出力部４５は、その判定結果を受けて、上述のようにして決定した各種条件、具体的には、各配線パターンの配線層数別に次のような条件が基板設計ルールとして出力される。即ち、回路ブロック位置、平均部品面積、部品搭載条件（片面（Ａ面）、両面（Ａ／Ｂ面））、部品搭載技術、配線パターンの線幅、各配線ラインのクリアランス値、部品ピン間の配線ライン数が基板設計ルールとして出力される。
【００２０】
また、基板設計ルール演算処理部４２は、部品管理システム３０から提供される各部品の単価に基づいて基板の製造コストを演算すると共に、コンパクト化の戦略情報に基づいて部品の搭載コストを演算したおり、上記のように製造が可能であると判定された場合には、これら製造コスト及び部品の搭載コストに関する情報も基板設計ルール情報出力部４５から出力される。
【００２１】
基板設計ルール情報出力部４５から出力された基板設計ルールは、基板レイアウト設計システム５０に提供される。基板レイアウト設計システム５０では、上記のようにして基板設計ルール決定システム４０から提供される基板設計ルールを初期条件としてプリント基板上の各部品及び配線パターンのレイアウト設計が行なわれる。以後、図２に示すように、従来の支援システムと同様に、レイアウト設計の結果（ＣＡＤデータ）が基板製造システム６０（ＣＡＭ）に提供される。そして、基板製造システム６０にて設計された製造工程、検査工程に従って、設計されたプリント基板アッセンブリが製造される。
【００２２】
上述した本発明の実施の形態によれば、決められた面積のプリント基板上に、別に設計された回路を構築するための部品及び配線パターンを配置するための理論的な条件（ルール）が各配線パターンの配線層数別に得られる。そして、その理論的なルールを基に効率的に製品に最適なサイズのプリント基板アッセンブリを設計することが可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、各請求項記載の発明によれば、製品の形状に基づいて決定された面積のプリント基板に、設計された回路を構築するための部品及び配線パターンを配置するためのルールを決定するようにしたため、そのルールに従ってプリント基板上のレイアウト設計を行なうことにより、試行錯誤的な作業が減り、容易に製品にとって最適なプリント基板アッセンブリを設計することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板設計ルール決定システムの詳細な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る設計支援システムを示すブロック図である。
【図３】従来の設計支援システムの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０機構設計システム
２０回路設計システム
３０部品管理システム
４０基板設計ルール決定システム
４１基板ブロック配置制御部
４２基板設計ルール演算処理部
４３製造可否判定処理部
４４製造技術改善情報出力部
４５基板設計ルール情報出力部
５０基板レイアウト設計システム
６０基板製造システム

Claims

コンピュータを用いた回路基板設計支援システムにおける回路基板設計支援方法であって、
前記回路基板設計支援システムが、製品の形状に基づいてその製品に搭載されるプリント基板の面積を決定する段階と、
前記回路基板設計支援システムが、決定された面積のプリント基板上に、設計された回路を構築する部品及び各部品を接続する配線パターンを配置するためのルールの理論値を決定する段階と、
前記回路基板設計支援システムが、予め定めた基準となる製造コストの有効範囲内にその決定されたルールの理論値から求められた製造コストが属するか否かを判定し、ルールの理論値から求められた製造コストが前記有効範囲に属さないと判定すると、前記有効範囲内に属さないルールの理論値を前記段階にフィードバックする段階と、
前記回路基板設計支援システムが、前記決定されたルールの理論値から求められた製造コストが予め定めた基準となる製造コストの有効範囲内に属すると判定すると、その決定されたルールの理論値に従って上記面積のプリント基板上の部品及び配線パターンのレイアウト設計を行う段階とを有し、
前記ルールの理論値は、回路ブロックの平均部品面積，配線パターン幅，配線パターンのクリアランス値及び部品ピン間の配線ライン数を有して成るようにした回路基板設計支援方法。
製品の形状に基づいてその製品に搭載されるプリント基板の面積及び形状を決定する機構設計システムと、
機構設計システムにて決定された面積のプリント基板上に、設計された回路を構築するための部品及び各部品を接続する配線パターンを配置するためのルールの理論値を決定する基板設計ルール決定システムと、
該決定されたルールの理論値に従って、形状の決定されたプリント基板上に部品及び配線パターンのレイアウト設計を行うための基板レイアウト設計システムとを有し、
前記基板設計ルール決定システムは、予め定めた基準となる製造コストの有効範囲内にその決定されたルールの理論値から求められた製造コストが属するか否かを判定し、ルールの理論値から求められた製造コストが前記有効範囲に属さないと判定すると、有効範囲内に属さないルールの理論値を前記プリント基板の面積及び形状を決定するための情報および前記ルールの理論値を決定するための情報にフィードバックする一方、前記回路基板設計支援システムが、前記決定されたルールの理論値から求められた製造コストが予め定めた基準となる製造コストの有効範囲内に属すると判定すると、前記ルールの理論値を前記基板レイアウト設計システムに出力するようにし、
前記ルールの理論値は、回路ブロックの平均部品面積，配線パターン幅，配線パターンのクリアランス値及び部品ピン間の配線ライン数を有して成るようにした回路基板設計支援システム。
予め定めたプリント基板の面積と、予め設計された回路の構成と、該回路を構築する部品とに関する情報が入力されると、該情報に基づいて、少なくとも各部品を接続する配線パターンのサイズと、各部品及び配線パターンの配置条件をルールの理論値として決定し、
予め定めた基準となる製造コストの有効範囲内にその決定されたルールの理論値から求められた製造コストが属するか否かを判定し、ルールの理論値から求められた製造コストが前記有効範囲に属さないと判定すると、有効範囲内に属さないルールの理論値をフィードバックする一方、前記決定されたルールの理論値から求められた製造コストが予め定めた基準となる製造コストの有効範囲内に属すると判定すると、プリント基板上での部品及び配線パターンのレイアウトを設計するための基板レイアウト設計システムに上記決定されたルールの理論値を提供する基板設計ルール決定手段を有し、
前記ルールの理論値は、回路ブロックの平均部品面積，配線パターン幅，配線パターンのクリアランス値及び部品ピン間の配線ライン数を有して成るようにした回路基板設計支援システム。